杨清源

摘 要：文章主要介绍了高三二轮复习课例“物理中的类比”的思考过程和呈现形式，包括课例的背景、对课例的思考和修改过程、呈现内容以及总结与反思。其中，课堂内容并不以题目为主，而是基于核心素养。一是重点解读变化率这个概念，汇总高中物理学中的相关概念或规律；二是类比电场和磁场的目录，引导学生自己编制《引力场》一章的目录，并写出每一节的主要内容和相关公式。

关键词：核心素养；类比；变化率；编制目录；高三；复习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2019）2-0032-5

掌握和理解物理思想方法是高中物理學习的一个重要内容，它既是核心素养的重要组成部分，也在近年高考物理试题中常有体现。能否灵活应用物理思想方法解决物理问题，可以反映学生的迁移能力和探究能力的水平。笔者在高三二轮复习中，采用新颖的形式，上了一节“物理中的类比”，取得了很好的效果。

1 课例的上课背景

上课时间：本课例的上课时间是3月底，学生正处于高三二轮复习阶段，并且即将参加4月初的高三一模考试。

学生情况：授课对象是普通中学里比较好的学生，学生通过一轮复习后，基础知识比较到位，但是能力有待提高，尤其是知识迁移能力。

研究课题：“基于核心素养培养学生问题意识的实践研究”。

北京高考的特点：“试题与教材关系非常密切，试题的大量素材源于教材；不注重复杂的应用，而注重对概念和规律的深入理解、分析及其论证；注重宏观和微观的结合；注重学科内综合；注重学科思想方法的考查。”提倡“以教材为基础的正常物理教学；以物理基本观念为核心内容的物理本质教学”。体现2017年版《普通高中物理课程标准》中的物理观念，包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。

2 对课例的思考和修改过程

2.1 初步确定课例主题

在前述背景下，如何落实知识？如何提升学生能力？如何促进学生素养？如何与研究课题“学生提问”相结合？如何提升学生的应试成绩？……综合考虑以上问题，初步确定课例主题为“用类比法解决物理问题”，希望借助物理科学思想方法，通过解决物理问题达成目标。

2.2 课堂内容的改进过程

在确定上课主题后，准备上课的具体内容。首先，将近年的相关模拟试题和高考试题全都整理出来。但试题太多，如何选取呢？物理是特别强调逻辑的，这节课应该按什么逻辑授课呢？

（1）第一稿——按题型分类。有了前述整理的题目，最初的想法是按照高考的题型特点将所有题目按题型分类，分成了选择题、实验题和计算题。但是，稍作思考后很不满意，一是一节课根本用不了这么多的试题；二是这还是让学生处于题海之中，层次太低，与目前的高考和课程理念不相吻合。

（2）第二稿——按模型分类。经过思考，将授课逻辑改成了按模型分类，比如概念型的、相互作用型的、碰撞型的、运动模型等。但还是不满意，一是模型说法本身不准确，分类不清晰，将模型和题型混淆了，这种分类方法相互嵌套，彼此交融；二是这样的分类还是没有跳出题海。高三的学生需要做题，需要接触不同类型的题目，但题目是千变万化的，如何更好地进行分类呢？

（3）第三稿——列表比较电场和引力场。通过再次思考，对高三教学有了新的理解和认识：高一、高二的教学可能更侧重于“点”，高三学生相对于高一、高二而言，心智更加成熟，知识积累更加丰富，能力也更强，高三学生面对的是选拔性考试，因而高三教学不仅重视“点”，还应重视“面”。高三教学可能是这样的：①需要复习教材的原始内容，应该落实基本的知识，克服学生对所学知识和方法的遗忘，树立基本的物理观念。②需要融会贯通与提升，要对不同知识和不同题目进行重新整合。比如，同一个问题可能在教材的不同地方从不同侧面进行分析。高三复习中，尤其是二轮复习中，应该将这些点进行归纳、汇总、比较，找出其内在联系，加深对这些概念和规律的透彻理解，回归物理本质。③需要适当延伸与拓展，在理解基本知识和基本方法的基础上，既要有对教材本身的挖掘，知其所以然，也应有方法的迁移，注重培养学生的科学思维和科学探究能力。

基于以上认识，本课重新定位为以落实教材为主，教学内容侧重于对概念和规律的深入理解以及对学科思想方法的领悟，以培养学生的思维能力和探究能力为重点。教学内容绝大部分源于教材，但在原基础上进行了整合与加工，突出学科本质和重点内容，避免陷入题海。落脚点有两个：一是对变化率的理解；二是通过表格填空的形式类比电场和引力场。于是，上课主题更改为“物理中的类比法”。

（4）第四稿——编制《引力场》一章的目录。虽然第三稿比前两稿有所提升，列表比较的条理也清晰了很多，但还是太琐碎，列表比较还只是立足在孤立的点上，更多的依旧是简单重复。对学生而言缺乏新意，也难以让学生站在更高处看物理、学物理。有没有更好的方法呢？思考，再思考，接着思考……类比无处不在，类比既是一种方法，也是一种思想，甚至可以说是一种观念。我们教学的目的不应仅仅教会学生做物理习题，还希望学生能借助类比统领相关的知识和方法，而且在现有知识和经验的基础上，引导学生进行适当的迁移和创新，会灵活应用类比方法。

于是，最终将课堂主题由“物理中的类比法”改成了“物理中的类比”。课堂的重点体现在两个方面：一是重点解读变化率这个概念，汇总高中物理学中的相关概念或规律，由此引导学生理解如何描述一个物理量随另一个物理量的变化快慢问题，并能解决一些新问题，比如如何理解“避免升温过快”；另一个重点是编制《引力场》一章的目录，即类比电场和磁场，引出引力场，并在类比教材《静电场》一章目录的基础上让学生自己编制《引力场》一章的目录，并写出每一节的主要内容和相关公式。

3 实际教学过程

3.1 第一部分——引课环节（借用高考试题对类比的表述）

今天我们复习一种重要的物理思想方法——类比（板书“物理中的类比”）。在我们的生活、学习各个方面，都涉及到类比。物理专家是这样表述类比的：类比是一种有效的学习方法（2009年第15题），也是一种常用的研究方法（2012年第23题）。因为通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。当然，通过类比，有利于加深对概念、规律的理解，也有利于迁移和应用（PPT同步展示北京理综2009年第15题和2012年第23题的题干相关表述）。

如何类比呢？首先要对问题进行归类，然后进行比较，在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。它不仅可以理解为“类似”问题的比较，也可以理解为更高层次的“类型”的比较。

我们研究高考，不仅要会做高考题目，还可以从中学习到很多有用的东西。下面我们从两个角度分别学习物理中的类比。

教学设计意图：开门见山引入课堂，从高考的角度和学生个人发展的角度，引导学生认识类比的重要性，为后面的教学做好铺垫。引用北京高考试题中的表述，具有一定的权威性，因源于北京高考试题，也给学生亲切感。

3.2 第二部分——类似问题的类比（以变化率为例）

3.2.1 教学流程（图1）

3.2.2 主要内容

首先，通过复习速度和加速度的含义，引出它们都是反映变化快慢的物理量。在学生质疑“变化率一定是物理量对时间的变化快慢吗？”之后，展示教材“选修3-1”“电势对空间的变化率是电场强度”的书后习题。根据分子间斥力比分子间引力变化快的特点，让学生画分子间的引力和斥力随分子间距变化的图像，在此基础上再归纳汇总变化率的物理意义。学生阅读教材“必修1”中变化率的介绍，得到变化率的普遍定义，并进一步解释瞬时值和平均值。

接着，让学生列举与变化率有关的概念和规律，学生会说出很多，比如，磁通量对时间（感应电动势）、电流对时间（自感电动势）、动量对时间（合力）、角度对时间（角速度）、动能对空间（位移方向的合力）、电势对空间（电场强度）……多个概念和规律。在学生表述的时候，教师板书相应公式，并对某些具有疑惑的地方进行探讨。之后通过例题“电阻丝通电后会发热，为避免升温过快，有哪些措施”，落实对变化率的理解。

最后，对此部分进行小结，希望学生能按照此方法，将相关问题先归类汇总。比如，各种比值法定义的物理量、各种加速器、各种碰撞等。再进行比较分析，提高学习效率，提升迁移和创新能力。

3.2.3 教学设计意图

（2）重视教材：本片段多次引用教材的图片或表述，比如“必修1”中的变化率的表述，“选修3-1”中的等高线与等势线，“选修3-3”中的分子力图像，目的是引导学生重视教材、回归教材，这与北京高考是吻合的。另外，教材中在不同地方多次出现的类似概念或规律，一定具有内在联系。高三復习应该跳出一个个的点，应该站位更高，把这些相关的东西抽象概括出共同点。这其实就是建立物理概念的过程，也是建立变化率概念的意义所在。

（3）高效复习：物理中很多的概念或规律与变化率有关，此环节借助变化率复习了诸多的重要概念和规律，有助于加深理解相关概念和规律的物理意义，有助于学生认识和解决一些新的问题，有助于学生的长远发展。这样的二轮复习形式，不再是一个一个知识点的复习，而是一片一片知识的复习，复习效率自然就提高了。

（4）此环节前半部分是认识变化率，复习物理知识，后半部分是应用变化率，解决新问题。对学生而言，能用已知去探究未知，这其实就是一种创新。例题的重点在于“为避免升温过快”的理解，即变化率的具体迁移和应用，根据结果可以适当联系实际，2016年北京理综第21题（1）即是如此。

3.3 第三部分——同类型问题的类比（编制《引力场》一章目录）

3.3.1 教学流程（图2）

3.3.2 主要内容

教师简介电场、磁场学史以及平方反比规律，类比知道存在引力场。如何研究引力场呢？《静电场》和《磁场》两章都是场，先从其目录中寻找规律，如图3所示。回顾分子动理论三个方面的内容，理清其中的逻辑关系（第一句话是提出分子的存在；第二句话是描述分子的特征；第三句话是说明相互之间的关系）。学生类比得出《静电场》和《磁场》两章的目录也是这样的逻辑：①先提出场的存在和场源；②再描述场的性质；③最后是相互作用力与运动的关联（图3）。

学生设想自己是教材的编写者，仿照《静电场》一章的目录编写《引力场》一章的目录，依次写出各节的名称、主要内容，包括主要概念及定义式等（将学生分成两大组，第一组编①和③部分，第二组编②部分）。

最后，学生汇报交流《引力场》一章的目录，教师板书主要公式和内容，适时提示要点，并一起探讨学生的疑惑。

3.3.3 教学设计意图

（1）通过电场和磁场提出引力场，旨在引导学生能用类比的思想从宏观角度看待物理问题，培养学生的发散思维和逻辑思维，也培养学生的问题意识。

（2）总结目录规律的目的是引导学生在复习中能将零散的知识进行归类，变无序为有序，化零为整，此环节重点在于类比中的“类”。教师先引导学生复习分子动理论的内容，是为后续教学做好铺垫，为学生总结规律搭好台阶。其中，涉及分子动理论和原子的核式结构内容，既帮助学生复习，也进一步说明类比无处不在，更突显学习类比的意义。其实，绝大多数物理规律都有内在的逻辑关系，物理规律间也有相互关联的逻辑关系，希望通过这种形式帮助学生能从更高的视角复习物理、审视物理、研究物理，这更容易帮助学生将知识织成网，帮助学生树立物理观念。

（3）编制目录的过程是学生应用和创新的过程。此环节既体现宏观的类比思想和方法，也在微观层面落实概念和规律的学习。这种比较和迁移都是高效的。因为是二轮复习，此课没有简单重复之前学习的知识，让学生在学习中复习了旧知识，掌握了新知识，也体会到了类比的价值。同时，编制这种虚拟的教材目录也有利于培养学生的创新能力和创新意识，这种复习方式是新颖的，也是高效的，是可以尝试的。

（4）通过引导学生质疑，再相互讨论交流，释疑解惑，既可以落实知识，又培养了学生的能力，可以提升学生在科学思维和科学探究等方面的素养。此过程中，学生可能会提出以下问题：质量是守恒的吗？为什么磁场没有磁势、磁势差？引力场可以屏蔽吗？……教师和学生讨论后再一一解答。

同时，在学生汇报目录的时候，教师板书相关概念和公式，并重点提醒。首先，提醒关键物理概念的特征（矢量性、标量性、场线方向等）。然后，区分一般定义式和球体周围的各个场公式，即区分一般情况和特殊情况（类比点电荷的电场）。比如，场强g除了要提醒是矢量外，还要区分为两种：范围很大的时候是非匀强场，小范围近似为匀强场，这也是为什么常说g为常量的原因之一。最后，在描述物体在引力场中的运动时，除了自由落体运动和平抛运动外，提示学生还有圆周运动（电子绕核转和卫星），以及注意区别相应物理量是量子化的还是连续的，最后用PPT显示（图4）。

3.4 第四部分——课堂小结

类比无处不在，类比的核心是归类和比较，并将知识和方法进行迁移，最终实现创新。此节课中，我们用类比多次解決了新问题，不仅实现了知识的迁移，也用类比模拟编写《引力场》一章的目录，实现了初步的创新。希望学生能将类比方法和思想灵活应用到学习与生活的各个方面。

4 教学效果与反思

本课是高三二轮复习课，立足点不在于某一个知识点或某一个难题，而是注重以下几点：一是高三的课如何才能高效复习？二是如何将科学思想方法融入课堂？三是如何引导学生重视教材并回归教材？四是如何真正提升学生的核心素养？如何提升学生，或者提升考生的应试能力？本课对以上方面做了一点点尝试。课堂中，学生积极参与，思维活跃，基本上实现了预期目标。

本课设计以变化率和编制新目录为主要内容，围绕变化率复习了高中物理中的很多相关概念和规律。在编制《引力场》一章目录的过程中，既复习了旧知识，又提升了学生的问题意识和创新能力，关注学生的科学思维和探究能力。这种上课形式相较于以往的复习课，形式新颖，效果也好，得到听课专家和教师的一致肯定。

授课班级尽管是我校高中较好的理科实验班，但课堂内容较多，在45分钟的实际课堂中，没有时间呈现第二部分的磁屏蔽例题。如果时间充裕，对一般程度的学生，此课改成两节课，可能效果会更好。

（栏目编辑 邓 磊）